JP2006023045A - 冷却器システム - Google Patents

Abstract

【課題】冷凍機を効率よく運転することができる冷蔵ショーケースシステムを提供すること。
【解決手段】冷凍機２から複数の冷蔵ショーケース３に冷媒を供給する冷蔵ショーケースシステム１において、冷蔵ショーケース３が冷媒の流入量を制御する電磁弁３１と、運転情報を取得する温度調節センサとをそれぞれ備え、各温度調節センサから取得した運転情報に基づいて各電磁弁３１が冷凍機２からの冷媒流入量を制御して各冷蔵ショーケース３を所定の条件で運転する一方、温度調節センサから取得した運転情報に基づいて除霜する冷蔵ショーケース３を特定し、特定した冷蔵ショーケース３の電磁弁を閉塞して当該冷蔵ショーケース３を除霜するようにした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、スーパーマーケット、コンビニエンスストアなどに設置した冷蔵ショーケースなどの冷却器を管理する冷却器システムに関し、複数の冷却器に冷媒を供給する冷凍機を備えた冷却器システムに関するものである。

冷凍機から複数の冷蔵ショーケースなどの冷却器に冷媒を供給する冷却器システムが一般に知られている。ここで用いる冷凍機が必要とする冷凍能力は、各冷却器が必要とする冷凍能力に安全率（余裕率）３０パーセントを加えたものである。この安全率３０パーセントの内訳は、配管圧力損失１０パーセント、外気温度補正１０パーセント、プルダウン対応（除霜後の負荷上昇分）１０パーセントである。たとえば、図５に示すＤ，Ｅ，Ｆの三群に分類した冷蔵ショーケース群Ｄ，Ｅ，Ｆと、これらの冷蔵ショーケース群Ｄ，Ｅ，Ｆに冷媒を供給する冷凍機Ｇと、制御装置Ｈとからなる冷蔵ショーケースシステムにおいて、各冷蔵ショーケース群Ｄ，Ｅ，Ｆが通常運転にそれぞれ１７馬力、２０馬力、２１馬力の冷凍能力を必要とすると、冷凍機Ｇは７５．４馬力（（１７馬力＋２０馬力＋２１馬力）×１．３）の冷凍能力を必要とする。この算出結果に基づいて、冷凍機を選定すると、冷凍機の冷凍能力は５馬力刻みで市販されているために、８０馬力の冷凍能力を有する冷凍機を選定しなければならなかった。しかも、全ての冷蔵ショーケース群Ｄ，Ｅ，Ｆを同時に除霜した場合には、図６に示すように、全ての冷蔵ショーケース群Ｄ，Ｅ，Ｆで負荷が上昇し、冷凍機Ｇで必要となる負荷はプルダウン対応に要する安全率（１０パーセント）では十分でなく、さらに大きな冷凍能力を有する冷凍機を選定する必要があった。

そこで、系統ごとに分類した冷蔵ショーケース群Ｄ，Ｅ，Ｆごとに霜取りタイマーを備える一方、冷蔵ショーケースをブロック化してブロックごとに開閉可能な電磁弁Ｉを備え、動作時間をずらした各霜取りタイマーにより、ブロックごとに電磁弁Ｉを開閉し、冷凍機Ｇの運転を継続したままブロックごとに冷蔵ショーケース群Ｄ，Ｅ，Ｆの除霜を行っていた。このため、冷凍機Ｇの負荷変動が小さくなって安定し、冷蔵ショーケースの庫内温度も安定した。この結果、冷凍機の消費電力量が減少し、冷蔵ショーケースの除霜後の温度回復も良好となるので、温度制御性も向上した（特許文献１参照）。

特開平１１−８３２１６号公報

しかしながら、上記の冷蔵ショーケースシステムでは、所定時間ごとにブロック化した冷蔵ショーケースの除霜を行うために、必ずしも除霜を必要としないブロックの冷蔵ショーケースも所定時間が経過すると除霜されることになる。このため、冷凍機Ｇを効率よく運転することができなかった。

本発明は、上記実情に鑑みて、冷凍機を効率よく運転することができる冷却器システムを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の請求項１に係る冷却器システムは、冷凍機から複数の冷却器に冷媒を供給する冷却器システムにおいて、前記冷却器が冷媒の流入量を制御するバルブと、運転情報を取得する温度調節センサとをそれぞれ備え、各温度調節センサから取得した運転情報に基づいて各バルブが冷凍機からの冷媒流入量を制御して各冷却器を所定の条件で運転する一方、温度調節センサから取得した運転情報に基づいて除霜する冷却器を特定し、特定した冷却器のバルブを閉塞して当該冷却器を除霜することを特徴とする。

また、本発明の請求項２に係る冷却器システムは、上記請求項１において、系列ごとに冷却器を分類し、前記特定した冷却器が含まれる系列の冷却器全てのバルブを閉塞して同一系列の全ての冷却器を除霜することを特徴とする。

また、本発明の請求項３に係る冷却器システムは、上記請求項２において、収納する商品の必要冷却温度帯域が重複又は近接する冷却器を同一系列に分類したことを特徴とする。

また、本発明の請求項４に係る冷却器システムは、上記請求項２において、設置場所が近接する冷却器を同一系列に分類したことを特徴とする。

本発明に係る冷却器システムは、冷却器が冷媒の流入量を制御するバルブと、運転情報を取得する温度調節センサとをそれぞれ備え、各温度調節センサから取得した運転情報に基づいて各バルブが冷凍機からの冷媒流入量を制御して各冷却器を所定の条件で運転する一方、温度調節センサから取得した運転情報に基づいて除霜する冷却器を特定し、特定した冷却器のバルブを閉塞して当該冷却器を除霜するので、冷凍機を効率よく運転することができるという効果を奏する。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る冷却器システムの好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

冷却器システムは、代表的なものとして、コンビニエンスストア、スーパーマーケット等の店舗に設置した冷蔵ショーケースシステムが知られている。ここでは、冷蔵ショーケースシステムを例に冷却器システムを説明する。

本実施例に係る冷蔵ショーケースシステム１は、冷凍機２と、複数の冷蔵ショーケース３と、制御装置４とを備えている。冷凍機２は、店舗の外に設置してあり、凝縮器（図示せず）、圧縮機（図示せず）、受液器（図示せず）が内蔵してある。

一方、複数の冷蔵ショーケース３は、店舗の中に設置してある。通常、冷蔵ショーケース３は、店舗の壁際に並べて設置してあり、店舗利用客が自由に商品を取り出せるようにオープン型の冷蔵ショーケースが採用されている。たとえば、図１に示す店舗では、コの字状となるように壁際に並べて設置してある。そして、これらの冷蔵ショーケース３は、収納される商品の必要冷却温度帯域が重複又は近接する系列ごとにＡ，Ｂ，Ｃに分類してある。したがって、収納される商品の必要冷却温度帯域が近接する冷蔵ショーケース３は同一系列に分類される。

冷蔵ショーケース３は、それぞれ、コントローラ（図示せず）、温度調節センサ（図示せず）、電磁弁３１、蒸発器（図示せず）を備えている。コントローラは冷蔵ショーケース３を制御するものであり、制御装置４と通信可能に接続してある。また、コントローラは、冷蔵ショーケース３の温度調節センサおよび電磁弁３１とも接続してある。温度調節センサは、冷蔵ショーケース３の庫内温度を計測するものであり、計測した庫内温度はコントローラにおいて冷蔵ショーケース３の制御指標とする一方、制御装置４に送信される。したがって、測定した庫内温度が設定温度（必要冷却温度帯域の上限温度）よりも高い場合には電磁弁３１を開放し、測定した庫内温度が設定温度（必要冷却温度帯域の下限温度）に達した場合には電磁弁３１を閉塞する。

電磁弁３１は、一方が冷凍機２に接続してあり、他方が蒸発器に接続してある。電磁弁３１は、コントローラにより開閉制御され、通電時には電磁弁３１が開放して冷凍機２から蒸発器に冷媒が供給される一方、無通電時には電磁弁３１が閉塞して冷凍機２から蒸発器への冷媒供給が遮断される。したがって、電磁弁３１の開放時には、冷凍機２と蒸発器とにより冷凍サイクルが構成され、冷凍機２から液化した冷媒が蒸発器に供給され、蒸発器で気化した冷媒は冷凍機２に回収される。したがって、冷凍機２と蒸発器とを冷媒が循環し、冷蔵ショーケース３の庫内は冷却される。そして、冷蔵ショーケース３の蒸発器に流入する冷媒の量を調節する。たとえば、冷蔵ショーケース３の庫内温度を下げる場合には、電磁弁３１を開放して連続して冷媒を流入させ、庫内温度を上げる場合には、電磁弁３１を閉塞して冷媒の流入を遮断する。

制御装置４は、冷蔵ショーケースシステム全体の制御を司るものであり、上述したように、各冷蔵ショーケース３のコントローラと通信可能に接続してある。制御装置４は、データベース（図示せず）を有しており、各冷蔵ショーケース３のコントローラから送信された庫内温度情報を受信し、この庫内温度情報と経時情報と関連づけて各冷蔵ショーケースの運転情報としてデータベースに蓄積可能である。

制御装置４は、データベースに蓄積した運転情報から各冷蔵ショーケース３の除霜の要否を判断可能である。つまり、ある冷蔵ショーケース３の庫内温度が所定時間内に所定の温度まで下がらない場合には、その冷蔵ショーケース３は除霜する必要があると判断し、所定時間内に所定の温度まで下がる場合には、その冷蔵ショーケースは除霜する必要がないと判断する。

また、制御装置４は、各冷蔵ショーケース３に除霜指令を送信可能である。除霜指令は、除霜する必要があると判断した冷蔵ショーケース３が含まれる系列（たとえば、系列Ａ）の冷蔵ショーケース３の全てに送信され、制御装置４から送信された除霜指令を受信した冷蔵ショーケース３のコントローラは電磁弁３１を閉塞することにより、冷蔵ショーケース３の庫内温度を上昇させて冷蔵ショーケース３の除霜を行う。

また、制御装置４は、各冷蔵ショーケース３にプルダウン（冷却）指令を送信可能である。プルダウン指令は、除霜した全ての冷蔵ショーケース３のコントローラに送信され、制御装置４から送信されたプルダウン指令を受信したコントローラは、庫内温度が設定温度（必要冷却温度の下限温度）に到達するまで、電磁弁３１を開放する。

本発明の実施例に係る冷蔵ショーケースシステム１によれば、各冷蔵ショーケース３の庫内温度は各冷蔵ショーケース３のコントローラにより管理されている。つまり、冷蔵ショーケース３の庫内温度が設定温度（必要冷却温度帯域の上限温度）よりも高い場合には、冷蔵ショーケース３の温度が設定温度（必要冷却温度帯域の下限温度）に到達するまでコントローラが電磁弁３１を開放して冷蔵ショーケース３の蒸発器に冷媒が供給する。そして、冷蔵ショーケース３の庫内温度が設定温度（必要冷却温度帯域の下限温度）に到達した場合には、コントローラが電磁弁３１を閉塞して冷蔵ショーケース３の蒸発器への冷媒供給を停止する。その後、冷蔵ショーケース３の庫内温度が上昇して、設定温度（必要冷却温度帯域の上限温度）よりも高くなった場合には、コントローラが再び電磁弁３１を開放して冷蔵ショーケース３の蒸発気に冷媒を供給する。

一方、冷蔵ショーケース３のコントローラが取得した庫内温度情報は、制御装置４に逐次送信され、制御装置４はこの庫内温度情報と経時情報とを関連づけて各冷蔵ショーケース３の運転情報としてデータベースに蓄積する。制御装置４は、この運転情報を監視して、冷凍機２から冷蔵ショーケース３へ冷媒を供給しても、冷蔵ショーケース３が十分に冷却されない場合、つまり、冷凍機２から冷蔵ショーケース３に冷媒を供給したにも拘わらず、庫内温度が所定の時間内に所定の温度まで下がらない場合（冷却されない場合）には、蒸発器に付着した霜の量が多く、除霜する必要があると判断する。

制御装置４が冷蔵ショーケース３について除霜する必要があると判断した場合には、除霜する必要があると特定した冷蔵ショーケース３が含まれる系列（たとえば、系列Ａ）の冷蔵ショーケース３のコントローラ全てに除霜指令を送信する。各冷蔵ショーケース３のコントローラは、除霜指令を受信すると、電磁弁３１を閉塞する。電磁弁３１を閉塞すると、冷蔵ショーケース３の蒸発器に冷媒が供給されないので、これらの冷蔵ショーケース３の庫内温度は上昇し、蒸発器に付着した霜は溶け落ちる。つまり、電磁弁３１を閉塞することにより、除霜指令を受信した冷蔵ショーケース３の除霜が可能となる。

冷蔵ショーケース３の除霜が完了すると、制御装置４は除霜した冷蔵ショーケース３のコントローラにプルダウン（冷却）指令を送信する。コントローラは、冷蔵ショーケース３の庫内温度が設定温度（必要冷却温度帯域の下限温度）に至るまで、電磁弁３１を開放する。すると、特定した冷蔵ショーケース３を含む系列（たとえば、系列Ａ）の冷蔵ショーケース３の蒸発器に冷媒が供給され、特定した冷蔵ショーケース３を含む系列（たとえば、系列Ａ）の冷蔵ショーケース３が全てプルダウン（冷却）される。

一の系列（たとえば、系列Ａ）の冷蔵ショーケース３の除霜が終了した時に、他の系列（たとえば、系列Ｂ）に含まれる冷蔵ショーケース３について除霜する必要があると制御装置４が判断した場合には、前記一の系列（系列Ａ）の冷蔵ショーケース３のコントローラにプルダウン（冷却）指令を送信する一方、前記他の系列（系列Ｂ）の冷蔵ショーケース３のコントローラに除霜指令を送信する。すると、前記一の系列（系列Ｂ）の冷蔵ショーケース３については電磁弁３１を開放し冷媒が流入する一方、前記他の系列（系列Ｂ）の冷蔵ショーケース３については電磁弁３１を閉塞し冷媒の流入を遮断することになる。

本発明の実施例に係る冷蔵ショーケースシステム１は、冷蔵ショーケース３が冷媒の流入量を制御する電磁弁３１と、庫内温度情報を計測する温度調節センサとをそれぞれ備え、各温度調節センサが計測した庫内温度情報に基づいて各電磁弁３１が冷凍機２からの冷媒流入量を制御して各冷蔵ショーケース３を所定の条件で運転する一方、温度調節センサから取得した運転情報に基づいて除霜する冷蔵ショーケース３を特定し、特定した冷蔵ショーケース３の電磁弁３１を閉塞して当該冷蔵ショーケース３を除霜するので、冷凍機２を効率よく運転することができる。つまり、除霜する必要がない冷蔵ショーケース３については除霜しないので、冷蔵ショーケース３は除霜後のプルダウン（冷却）を必要としない。このため、図２に示すように、冷凍機２に必要以上の負荷を課すことがない。

また、系列ごとに冷蔵ショーケース３を分類し、特定した冷蔵ショーケース３が含まれる系列の冷蔵ショーケース３の全ての電磁弁を閉塞して同一系列の全ての冷蔵ショーケース３を除霜するので、系列の冷蔵ショーケース３を一括して除霜できる。したがって、冷蔵ショーケース３ごとに除霜する必要がない。

また、収納される商品の必要冷却温度帯域が重複又は近接する冷蔵ショーケース３を同一系列Ａ，Ｂ，Ｃに分類したので、必要冷却温度帯域が近接する冷蔵ショーケース３の一方における冷媒の蒸発温度と他方における冷媒の蒸発温度とが近似して、冷凍機２の過剰出力を抑制できる。このため、冷蔵ショーケース３において商品を効率的に冷却することができる。

一の系列（たとえば、系列Ａ）の冷蔵ショーケース３の除霜が終了した時に、他の系列（たとえば、系列Ｂ）に含まれる冷蔵ショーケース３について除霜する必要があると制御装置４が判断した場合には、前記一の系列（系列Ａ）の冷蔵ショーケース３のコントローラにプルダウン（冷却）指令を送信する一方、前記他の系列（系列Ｂ）の冷蔵ショーケース３のコントローラに除霜指令を送信し、前記一の系列（系列Ａ）の冷蔵ショーケース３についてはプルダウンする一方、前記他の系列（系列Ｂ）の冷蔵ショーケース３については除霜するので、図３に示すように、冷凍機２が必要とする負荷が小さくて済む。つまり、除霜する冷蔵ショーケース３が通常運転において必要であった冷凍能力をプルダウン（冷却）する冷蔵ショーケース３の冷凍能力として供給するので、冷凍機２が必要とする負荷を抑制できる。

以上説明したように、冷凍機２が必要とする負荷を抑制すれば、冷凍機２に対する負荷の集中を防止できる。特に冷蔵ショーケース３のプルダウンは通常３０分以内に行う必要があるので、冷凍機２に対する負荷を分散することにより、たとえば、時間帯によって電力料金が異なるような電力サービス契約をしている場合、最大消費電力量固定の電力サービス契約をしている場合であっても余計な超過電力料金を支払う必要がなくなる。

なお、上述した実施例に係る冷蔵ショーケースシステム１によれば、収納される商品の必要冷却温度帯域が重複又は近接する冷蔵ショーケース３を同一系列に分類するものとしたが、冷蔵ショーケース３を設置する設置場所が近接する冷蔵ショーケース３を同一系列に分類するものとしてもよい。

設置場所が近接する冷蔵ショーケース３を同一系列に分類すれば、たとえば、隣接する冷蔵ショーケース３の一方で除霜し、他方で商品を冷却する事態を回避できる。したがって、図７に示すような除霜中の冷蔵ショーケース３の温度上昇によって、通常運転中の冷蔵ショーケース３の環境温度が上昇することがない（図４参照）。このため、冷蔵ショーケース３において商品を効率的に冷却することができる。

以上のように、本発明に冷却器システムは、スーパーマーケット、コンビニエンスストアなどの店舗に設置する冷蔵ショーケースシステムに有用であり、特に、複数の冷蔵ショーケースに冷媒を供給する冷凍機を備えた冷蔵ショーケースシステムに適している。

本発明の実施例に係る冷蔵ショーケースシステムを示すブロック図である。 図１に示した冷蔵ショーケースと冷凍機の負荷を示す負荷変動図である。 図１に示した冷蔵ショーケースと冷凍機の負荷を示す負荷変動図である。 他の実施例に係る冷蔵ショーケースシステムの隣り合う冷蔵ショーケースの負荷を示す負荷変動図である。 従来技術に係る冷蔵ショーケースシステムを示すブロック図である。 図５に示した冷蔵ショーケースと冷凍機の負荷を示す負荷変動図である。 図５に示した隣り合う冷蔵ショーケースの負荷を示す負荷変動図である。

符号の説明

１ 冷蔵ショーケースシステム
２ 冷凍機
３ 冷蔵ショーケース
３１ 電磁弁
４ 制御装置

Claims (4)

1. 冷凍機から複数の冷却器に冷媒を供給する冷却器システムにおいて、
   前記冷却器が冷媒の流入量を制御するバルブと、運転情報を取得する温度調節センサとをそれぞれ備え、
   各温度調節センサから取得した運転情報に基づいて各バルブが冷凍機からの冷媒流入量を制御して各冷却器を所定の条件で運転する一方、
   温度調節センサから取得した運転情報に基づいて除霜する冷却器を特定し、特定した冷却器のバルブを閉塞して当該冷却器を除霜することを特徴とする冷却器システム。
2. 系列ごとに冷却器を分類し、前記特定した冷却器が含まれる系列の冷却器全てのバルブを閉塞して同一系列の全ての冷却器を除霜することを特徴とする請求項１に記載の冷却器システム。
3. 収納される商品の必要冷却温度帯域が重複又は近接する冷却器を同一系列に分類したことを特徴とする請求項２に記載の冷却器システム。
4. 設置場所が近接する冷却器を同一系列に分類したことを特徴とする請求項２に記載の冷却器システム。

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